Самовоспламенение и сгорание

Важнейшей характеристикой топлива служит низшая теплота сгорания топлива – количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива. Она зависит от элементарного состава топлива.

Низшую теплоту сгорания жидкого топлива можно определить по формуле Д. И. Менделеева:

Где – низшая теплота сгорания рабочего топлива,

– массовые доли углерода, водорода, кислорода, серы и воды в топливе.

Прежде всего необходимо определить количество воздуха теоретически необходимого для сгорания 1кг топлива:

Отношение количества воздуха, поступившего в цилиндр, к количеству воздуха, теоретически необходимому, называется коэффициентом избытка воздуха при горении и обозначается

Действительное количество воздуха определяется по формуле:

где – коэффициент избытка воздуха равный отношению количества воздуха, поступившего в цилиндр, к количеству воздуха, теоретически необходимого. По опытным данным, коэффициент избытка воздуха при сгорании на номинальном режиме для ДВС с наддувом .

При наддуве принимают несколько большие значения с целью уменьшения теплонапряжённости деталей двигателя.

Мольное количество смеси воздуха и остаточных газов, находящееся в цилиндре до горения:

Количество молей продуктов сгорания:

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

Приближённые значения средних мольных теплоносителей по опытным данным могут быть подсчитаны по следующим формулам:

1) при постоянном объеме:

– для азота:

– для кислорода:

– для водяного пара:

– для углекислого газа:

2) при постоянном давлении:

– для азота:

– для кислорода:

– для водяного пара:

– для углекислого газа:

Приведённые формулы теплоёмкостей могут быть использованы в пределах температур от 273 до 2300 К.

Мольная концентрация отдельных газов:

1. до сжатия:

– для азота:

– для кислорода:

– для водяного пара:

– для углекислого газа:

2. в конце сжатия:

– для азота:

– для кислорода:

– для водяного пара:

– для углекислого газа:

Теплоёмкости смеси газов определяют по формулам:

Теплоёмкости смеси газов определяют по формулам:

Уравнение сгорания для смешанного цикла имеет вид:

Где – коэффициент использования тепла;

– степень повышения давления.

Коэффициент использования тепла учитывает потери тепла, связанные с догоранием части топлива в процессе расширения, теплообмен со стенками камеры сгорания, диссоциацию.

Получаем квадратное уравнение:

У судовых дизелей значение степени повышения давления находится в следующих пределах:

Степень предварительного расширения определяется зависимостью:

Степень последующего расширения:

По опытным данным значения и для цикла смешанного сгорания находится в пределах и

Процесс расширения

Основными параметрами, характеризующими процесс расширения, являются:

– температура начала расширения;

– давление начала расширения;

– показатель политропы расширения;

– температура конца расширения;

– давление конца расширения;

Давление начала расширения:

Давление конца расширения:

Температура конца расширения:

У МОД при работе на номинальных режимах показатель политропы расширения .

Процесс выпуска

В связи с тем, что в момент открытия выпускного клапана давление в цилиндре сравнительно высокое, приходится выпускные окна открывать с некоторым опережением, несколько раньше прихода поршня в нижнюю мертвую точку, чтобы избежать большого противодавления на поршень и, кроме того, чтобы ускорить и улучшить очистку цилиндра от остаточных газов.

Ввиду того, что характер колебаний давления газов при выпуске не поддается точному теоретическому подсчету, поэтому в расчете вместо переменного давления используем среднее постоянное давление газов в период выпуска .

Это давление выше давления в выпускной трубе . По практическим данным можно принять:

и .

Меньшие значения относятся к тихоходным двигателям, а большие – к быстроходным. Средняя температура отработавших газов для двухтактных ДВС .

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: